复合驱具有优良的超低界面张力、黏弹性和乳化性能,在中高渗油藏中已取得了巨大成功,但复合体系的性能在运移过程中不断下降,这些优良性能在驱油过程中发挥的作用是有限的。随着渗透率的降低,复合驱技术逐渐暴露出“注不进,采不出,效果差,成本高”的问题,其在较低渗透率油藏中的适应性变差。作为较低渗透率条件下复合驱的接替技术,纳米流体驱技术可以有效克服上述问题。本文以大庆油田复合驱的发展为背景,全面研究和评估了复合驱的各项性能在驱油过程中的作用,明确了复合驱的渗透率局限性;并对复合驱的接替技术SiO2纳米流体驱技术进行了全面系统的研究,明确了纳米流体驱的适用界限,揭示了纳米流体启动残余油的机理。利用室内物理模拟实验,借助不同长度填砂管物理模型和岩心模型,定量表征了复合驱各数量级界面张力状态、乳化和聚合物弹性的作用范围,以及它们各自对提高采收率的贡献;基于以上研究成果,阐释了复合体系各项性能在驱油过程中的实际作用和贡献,以及渗透率对各项性能的影响,进而明确了复合驱的渗透率局限性。结果表明,复合驱中超低界面张力状态维持距离不足井距的40%,且主要作用在剩余油较少的注入端,复合驱在超低界面张力状态下对提高采收率的贡献不足45%;乳化是在复合体系运移一段距离后发生的,乳化的作用距离及其对提高采收率的贡献最高可分别达到45%井距、55%;乳状液可以减小Langmuir吸附等温线的饱和吸附量和吸附平衡常数,使HABS的吸附损失较未乳化时降低约10～30%;与SP驱相比,ASP驱中的超低界面张力和乳化的作用范围更广,对提高采收率的贡献更大;聚合物弹性的作用距离不足井距的70%,对提高采收率的贡献不足35%;随着渗透率的降低,聚合物弹性与复合驱超低界面张力状态的维持距离缩短,对提高采收率的贡献降低,而乳化的作用距离变长,对提高采收率的贡献变大,乳化发挥的作用增大;聚合物相对分子量越大,渗透率越高,弹性对提高采收率的贡献越大;复合驱更适用于渗透率在100×10-3μm~2以上的情形,在多数情况下可提高采收率15%以上。基于乳化性能,设计了一种非超低界面张力三元复合体系,结果表明,与大庆常规超低界面张力三元复合体系相比,新设计的乳化体系的乳化力更强,形成乳状液后的平均粒径更小,稳定性更强,综合乳化性能更好,黏度和储能模量更高,耐温耐盐性更强,界面张力仅为10-2 m N/m数量级,提高采收率效果更好;因此,建议在筛选表面活性剂和三元复合体系配方时,体系的综合乳化性能应被充分考虑,在此基础上界面张力可适当放宽至非超低水平。当渗透率低于100×10-3μm~2时,复合驱的驱油效果变差,而纳米流体驱在较低渗透率下有很好的适应性。因此,本文选用一种平均粒径约50 nm的SiO2纳米流体,借助室内实验,系统地研究了SiO2纳米流体的基本物性和纳米流体驱的主控因素及驱油效果,明确了纳米流体驱的适用界限。结果表明,影响纳米流体驱提高采收率效果的主控因素的主次顺序为:渗透率＞浓度＞注入量＞注入速度;最佳的注入速度、注入量、颗粒浓度分别为0.1 m L/min、0.5 PV、0.15 wt.%;浓度过高和注入量过大会引起孔隙堵塞,流速过高和渗透率过高不利于颗粒在岩石壁面上的吸附,导致提高采收率效果变差;SiO2纳米流体可以有效改善润湿性,降低油水界面张力和注入压力;当渗透率在1×10-3～100×10-3μm~2时,建议使用纳米流体驱技术,在多数情况下可提高采收率15%以上。借助微观模型,可视化地揭示了SiO2纳米流体启动残余油的过程机制和纳米流体驱后残余油的赋存形式,并从热力学和动力学角度阐明了纳米流体启动残余油的机理。这些研究结果表明,复合驱更适用于渗透率在100×10-3μm~2以上的情况,当渗透率低于100×10-3μm~2时,复合驱适应性变差,应当选用其他接替技术,如纳米流体驱。以上研究成果深化和提升了对复合驱超低界面张力、乳化和聚合物弹性的认识,发展了从能量角度阐释接触角变化的方法,增加了对纳米流体驱技术的理论认识,为复合驱和纳米流体驱提供了数据支撑和理论指导,完善并丰富了复合驱和纳米流体驱的相关理论。